计算机的组成教学设计
计算机的组成教学设计范文第1篇
关键词：计算机组成与体系结构；核心课程建设；教学创新
依据上海理工大学实施教育部“卓越工程师教育培养计划”的要求，上海理工大学计算机科学与工程系确立了计算机科学与技术、计算机工程两个本科专业定位为培养计算机工程领域需求的工程性人才。在参考ACM/IEEE-CS CC2005[1]对计算机工程(CE)学科课程体系设置的基础上，我们将计算机组成原理和计算机体系结构的知识组织为一门统一的计算机组成与体系结构课程，并采用白中英教授主编的《计算机组织与体系结构》作为理论教学教材[2]。
计算机组成与体系结构课程涵盖两个方面：计算机组成的基本原理和计算机体系结构量化设计的基本方法。计算机组成原理是通用计算机系统结构的一般性逻辑实现方法；计算机体系结构揭示计算机系统的属性，包括概念性结构和功能特性，确定计算机系统软硬件的界面。二者既有区别，又有内在联系，因此，适合于整合为一门综合性专业基础课程。但是，由于计算机组成原理是计算机相关专业全国研究生统一入学考试的专业基础课，因此，我们确定本课程的教学内容侧重于计算机组成原理的教学。
根据教育部高等学校计算机科学与技术教学指导委员会制定的《高等学校计算机科学与技术专业核心课程教学实施方案》中关于计算机组成原理课程的实施方案[3]，我们确立了计算机组成与体系结构的教学目标是围绕单CPU计算机硬件系统的基本组成和工作原理，系统讲述计算机硬件系统及功能部件的内部结构、功能特征、工作原理、交互方式和基本设计方法，使学生理解计算机硬件系统的组织结构与工作原理，掌握计算机硬件系统的基本分析与设计方法，为计算机工程领域培养具有硬件设计和实施能力的工程性人才；主要教学任务是培养学生对计算机硬件结构的分析、应用、设计和开发能力，系统地理解计算机系统各部件的工作原理和运行机制。
1 教学现状和存在的问题
多年来，计算机组成原理被认为是一门既难教又难学的课程。而计算机组成与体系结构则包括计算机组成和计算机体系结构，这使得教学内容更多、学习难度更大。因此，很多同行一直在通过各种方式提高这门课程的教学质量[4-7]。结合我校计算机相关专业的具体情况，我们分析发现造成这一问题的因素有三个。
第一，本课程需要有数字电路、数字逻辑知识为基础。但是，由于大一大二两学年我院采用工科通识教育的缺陷，使得计算机和网络工程两个专业的本科生在学习本课程前没有学习过数字电路和模拟电路，也不了解数字逻辑设计的方法。因此，学生基础差，难以跟上教学进度。
第二，本课程涉及的知识面广、概念多，而且计算机内部芯片高度集成化，学生缺乏对计算机各部件的感性认识。因此，理解其物理结构和工作原理比较抽象，学生难以理解。而且，由于该课程讲授的计算机最基本的原理和方法，课程教学内容的直接应用目标也不可能很明确，学生难以理解该课程的直接应用价值，对该课程的重视度不够。
第三，在计算机软件的学习过程中，学生通过编程技术可以获得可见的结果。而对比计算机硬件课程的学习，学生难以把学到的硬件知识马上应用起来，不容易获得类似软件编程的直观感受，学生普遍的认识有偏差。这导致学生误认为本课程学习内容的实用性不强或者误认为软硬件之间的联系不大，以后自己只从事软件编程工作，不需要掌握计算机硬件设计方面的知识。
基于以上对计算机组成与体系结构课程的定位，结合我校人才培养目标和教学现状，下面，我们将从教学内容设置、理论教学方法、实践教学规划、课程考核制度、师资队伍建设和综合教学平台建设六个方面具体提出本课程的建设方案。
2 核心课程创新建设的综合方案
2.1 教学内容设置
教学内容设置方面的建设主要集中在三个方面：第一是补充本课程的基础知识，包括数字电路中的TTL门、MOS管技术等和数字逻辑课程中的逻辑代数基础及组合电路逻辑设计方法；第二是补充《计算机组织与体系结构》教材中缺失的内容，比如增加计算机体系结构中关于指令级并行软硬件设计方法、Cache失效性分析、多处理机同步与通信机制等。在计算机组成原理的教学内容上，尽量补充计算机体系结构量化分析的方法和设计原理；第三是补充多核处理器技术的最新设计方法和工作机制，这部分内容主要提供给对计算机体系结构感兴趣的、学有余力的学生自学之用。
为保证理论教学和实验教学时间的充裕性，我们将理论教学和实验教学单独开课，实验课的进度和理论课的进度相匹配，其中理论教学安排64学时，实验教学16学时，使得理论教学和实验教学的学时比为4:1。此外，对学有余力和参加竞赛的同学另行再组织和指导创新实验，使得理论教学和实验教学环环相扣，逐步深化，并使得培养的学生具有一定的创新设计和实践能力。理论教学计划如表1所示。
这种教学计划使得计算机组成与体系结构课程的教学内容更加丰富，既避免了本课程只讲授计算机组成原理或者只讲授计算机体系结构知识的弊端，又能保证学生将来参加研究生入学考试时对计算机组成原理知识的全面掌握。
2.2 理论教学方法
在讲授基本原理的过程中，我们注意融入计算机硬件技术发展的新技术并作为学生课后自学的内容，注重基础理论与最新技术的融合。由于计算机组成与体系结构知识比较抽象，理论学习比较枯燥，因此教学过程中我们要与学生交流互动，向学生提出启发式和开放式的问题，引导学生深入思考。讲课中注意触类旁通，采用举例、类比的方法，将深奥、难以理解的问题用学生最容易接受的方式和语言表达。理论课程全部采用课堂教学方式，以多媒体课件为主，适当使用一些板书。充分发挥多媒体教学采用动画技术或Flash技术，充分展现基础性方法和原理的动态执行过程。比如：SRAM读写周期的过程、Cache的访问和替换策略、指令流水线的过程等。
然而，多媒体教学方法对运算方法和运算过程的教学效果却不尽人意。经分析，我们发现问题主要是定点数、浮点数进行加减、乘除的计算过程没有采用传统板书教学并按步骤书写，而是采用多媒体教学且放映速度较快，学生来不及仔细体会其中的设计技巧和验证计算结果。
因此，后期涉及到计算相关的教学，我们都尽量采用传统的板书教学方法；而对于简单的控制流程、运行机制、状态更新等内容主要采用多媒体教学方法，这既发挥了多媒体教学生动、信息量大的特点，又体现了传统板书教学的细致和严谨。
此外，理论教学过程中建议采用引导式教学方法，而不能采用填鸭式灌输教学。讲授第二章运算方法和运算器前，先要介绍计算的基本功能就是进行算术逻辑运算，既然是算术逻辑运算，那就有二进制数参与运算，那么就会介绍各种数的机器表示形式；然后介绍数值数据的加减法和乘除法，包括原码、补码和移码的计算，然后介绍计算过程的硬件逻辑实现过程；最后介绍浮点数的加减乘除运算过程和硬件设计框图。
2.3 实践教学规划
在实践教学方面，我们从实验内容和实验方式开展教学革新。在实验内容上，分别针对基础性原理、综合性知识和创新实验有针对性的开展实践教学。针对基础性原理设计了验证性实验，比如采用多功能运算部件74LS181设计16位运算器的实验电路，验证运算器的功能等；对于综合知识，我们组织设计性实验，比如给每组学生分配一张指令表，指令表中包含十余条不同的机器指令(主要包括设计HALT, MOV, ADD, SUB, MUL, DIV, LOAD, STORE, JUMP)，要求学生根据实验计算机整机逻辑图来设计指令系统中每条指令的执行流程，设计微操作控制信号和微指令格式，确定初始微地址和后继微地址的形成，然后根据指令流程和微指令格式编写出每条机器指令所对应的微程序，同时还要针对每条机器指令编写相应的测试程序，以测试微程序的正确性。最终，我们要求学生设计出一个支持简单指令级的16位计算机系统；鼓励和挖掘有潜力的学生组织开展创新型实验，以组织兴趣小组或竞赛小组的形式，开展实际的工程应用开发或创新型实验的设计工作，比如通过EDA软件设计计算机系统的存储部件、控制逻辑电路等，通过软件仿真测试并烧录到FPGA器件上，检验实验的正确性；或者采用单片机、ARM处理器或RISC处理器设计一个嵌入式实验系统。由于课程教学和实验教学学时有限，创新型实验主要安排在学期末最后一个月的短学期内实施。
对于实验方式，我们的教改措施主要有：1)要求理论教学的老师亲自带教实验课程，避免理论教学和实验教学老师分开、责任不明确，导致实验课马虎过关的现象；2)具体实验前，由老师讲解实验步骤和注意事项。授权学生将实验设备或器材带回宿舍进行充分的设计和实验，与此同时他们还可以通过实验老师的即时通讯工具或教学平台提供的学生论坛相互交流实验经验和提出问题；3)实验的教学检查采用分组答辩的形式，由学生团队自由组织并分工，撰写实验报告、答辩PPT及回答答辩提问。
2.4 课程考核制度
理论教学和实验教学单独考核并采用量化考核措施。对于理论教学环节主要考核学生的出勤率(10%)、作业完成情况(20%)、期末考试成绩(70%)。
1) 出勤率：按出勤次数计算，每次出勤计2分，总分10分。
2) 作业完成情况：每学期安排5次作业，每次总分计4分。按作业缴纳次数和作业评价结果记分， ，每次缴纳作业 =1，没有缴纳 =0； 表示每次作业的成绩，如表2所示。
3) 期末考试：成绩占理论课程学成绩的70%。
实验教学环节安排5次实验，主要考核学生的出勤率(10%)、组织与团队协作能力(10%)、实验完成情况(30%)、实验报告(25%)和答辩情况(25%)。
1) 出勤率：按出勤次数计算，每次出勤计2分，总分10分。
2) 组织与团队协作能力：根据团队成员分工情况和安排的组织讨论情况记分，每次计2分，总分10分。
3) 实验完成情况：考核每个学生是否按规定完成制定的实验任务，每次实验总分计6分，分四个等级。按规定独立完成实验任务的记6分，在同学帮助下完成任务的记4分，在指导老师帮助下完成任务的记2分，缺席实验的记0分。如表3所示。
4) 实验报告：考核学生总结、归纳实验任务的能力，是否按规定填写和总结实验任务，是否具有详细的实验分工、实验任务、实验步骤、实验结果、实验分析五大要素。每个要素1分，每次实验总分记5分。
5) 答辩情况：每次实验配以答辩环节，每次答辩总分5分，共计25分。能正确回答答辩中提出的问题的记5分，与同学协商后正确回答问题的记3分，其他记2分。
2.5 师资队伍建设
按照建设一流教师队伍的要求，结合学院师资队伍建设，我们增强本课程讲授的师资力量，引进具有国外留学经历的青年教师，建立完善的教师梯队，同时，加强对青年教师的培养，提高教师教学、科研水平，鼓励青年教师参加国内外访问学者计划或者计算机组成原理和体系结构的理论教学或实验教学培训计划。积极参加计算机学会体系结构委员会和计算机教育委员会组织的活动。
2.6 综合教学平台
建设本课程的教学网站，将每一节课讲授内容的电子课件向学生开放，便于学生课后复习和巩固所学知识。同时，进一步完善本课程网站资源，开辟专门的教学论坛、教学QQ和群组供学生讨论问题。
聘请研究生担任助教，负责与实验课的老师一起完成实验项目、回答学生问题、批改习题作业。保证学生能够随时通过电子邮件和即时通讯工具联系到这些助教，在课程学习过程中遇到困难和问题时就能够及时地得到辅导和帮助。助教将收集到的反馈信息汇总，主讲教师根据这些信息及时调整教学方式和教学内容，满足学生求知的欲望和需求。
综合教学平台的总体功能包括介绍教学内容、师资队伍、教学计划、教学进度、课件资源、在线答疑、论坛讨论、习题库、友情链接等，由专人负责管理和更新，真正实现教学平台作为教师与学生沟通的桥梁作用。
3 结语
通过以上措施，我们获得了较为明显的教学效果，实验教学的质量也得到大幅度的提高。学生由以前害怕、拒绝学习计算机组成与体系结构课程转变为对计算机组成和体系结构设计的热爱，并获得了更多直观的体会，进一步正确理解了计算机组成和计算机体系结构的作用和意义，达到了我们建设核心课程的初期目标。
通过前期的规划和初步实践，我们计划将在以下三个方面进一步推进本课程的建设。
第一，进一步了解学生的学习基础和学习兴趣，根据因材施教的思想，把实验内容分成不同的层次，面向不同的对象。保证必做实验的水平和质量，提高选做实验的数量和种类，满足多方面学生的需求。
第二，进一步与硬件设计、生产企业合作，组织学生参加全国性的设计大赛。既让学生接触、应用到最新技术的芯片或者设备，又能提高本校在企业界和教育界的知名度。
第三，根据本校学生的学习基础、课程教学计划，编制一套更适合本校实际情况的、符合计算机组成和体系结构两个方面知识的理论教材和实验手册。
参考文献：
[1] Russel Shackelford,Andrew Mcgettrick,et al. Computing Curricula 2005: the overview report[C]. Proceedings of the 37th SIGCSE technical symposium on computer science education,2006.
[2] 白中英,戴志涛,杨春武,等. 计算机组织与体系结构[M]. 4版. 北京:清华大学出版社,2008.
[3] 教育部高等学校计算机科学与技术教学指导委员会. 高等学校计算机科学与技术专业核心课程教学实施方案[M]. 北京:高等教育出版社,2009.
[4] 李山山,全成斌. 计算机组成原理课程实验教学的调查与研究[J]. 计算机教育,2010(11):127-129.
[5] 胡晓婷,王树梅,任世锦,等. 提高计算机组成原理课程教学效果的途径与方法[J]. 计算机教育,2010(11):97-100.
[6] 郑丽萍,秦杰,王献荣. 计算机组成原理与计算机系统结构的教学内容衔接[J]. 计算机教育,2010(11):52-55.
[7] 何会民,潘雪增.“计算机组成与设计”课程教学创新改革[J]. 高等理科教育,2007(4):74-77.
Educational Innovations of Computer Organization and Architecture
PEI Songwen, WU Chunxue
(Department of Computer Science and Engineering, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China)
计算机的组成教学设计范文第2篇
关键词:计算机组成原理实验;开放性实验教学;EDA技术
21世纪社会和经济的发展,要求高校培养的人才具备较高的综合素质和一定的实践能力。面对这一要求,高校应对现有的实验课教学培养模式、课程体系、课程内容和教学方法进行改革,使实验教学适应现代技术变革,以加强对学生综合素质和实践能力的培养。
计算机组成原理是计算机专业的重要核心课程,所开设的实验课具有较强的硬件综合性质。由于实验环境所限,在以往的实验课教学中,主要进行的是验证性实验,无法满足和达到课程设置要求学生具有一定设计能力的目标。早期由于资金和技术原因,只有少数重点院校自己搭建教学平台进行实验课教学,这种平台操作复杂,从一定程度上分散了学生的注意力,降低了实验效果。随着技术的不断进步和国家对高校实验室经费投入的增加,目前绝大多数院校都能开设这门课程的实验。教学手段和方法也从采用在面包板上连线搭电路到使用教学实验箱进行教学,实验教学环境越来越好,设备操作越来越简单,实验成功率显著提高。然而,良好的实验教学手段和环境并没有显著提高学生的实验技能,达不到设计计算机部件的实验目的,更谈不上创新能力的培养。其重要的原因是教学理念陈旧,人才培养的教育教学观没有从“知识型”转变到“素质型”、“能力型”上来[1]。
EDA是电子设计自动化( Electronic Design Automation)的缩写,是上世纪80年代末电子设计领域中高速发展的一项新技术,在电子设计领域中的应用已经非常普及。而将EDA技术引入计算机组成原理实验课教学,是近年来的一个趋势。目前,一些高校采用了这种基于EDA技术的计算机组成原理实验课教学手段,并且出现与之配套的实验电路箱,使计算机组成原理实验课教学模式和方法发生了巨大的变革。
这种基于EDA技术支持的计算机组成原理实验课教学手段,使学生利用FPGA厂商提供的软件设计和综合工具进行计算机部件的设计、仿真和综合,经过多次调试,得到正确的设计结果,然后通过相应的实验仪器对设计结果进行实际功能验证,完成计算机组成部件的设计任务。学生通过参与实验课的各个环节,提高了软件编程、电子设计、芯片使用等知识的综合运用能力。采用这种教学方法有利于培养学生实验能力和设计创新能力。
近几年来,国家加大了对高校教学经费的投入,使得高校的教学条件和教学设施得到了很大的改善,计算机组成原理实验课采用EDA技术支持的实验箱已经比较普遍了。然而通过调查发现,各高校使用的这类实验箱大多数是各教学仪器生产厂商提供的。这
基金项目:黑龙江省新世纪教学改革工程项目(S08-19);黑龙江省重点学科(081203);黑龙江省高等教育学会“十一五”课题(115C-706)。
作者简介:李丽萍(1988-),女,副教授,研究生,研究方向为计算机科学教育、计算机体系结构;盛琳阳(1956-),男,教授,本科,硕士研究生导师,研究方向为计算机辅助教学、嵌入式系统。
类仪器所提供的功能虽然较多,但设备使用复杂,价格比较昂贵。仪器所提供的许多功能并不是教学必备的,基本闲置不用,较多的功能设置加大了学生掌握仪器使用的难度,增加了操作的复杂度,也从一定程度上影响了实验进度,分散了学生进行计算机组成部件设计和创新设计的注意力。针对这种状况,如何设计和开发一种能满足实验教学需求的实验仪器,是教学模式改革的关键。专业教师在长期的教学实践中,积累了丰富的教学经验,熟悉教学内容,掌握一线教学的需求,但缺少资金支持和良好的开发和测试环境;而专业公司具有这些优势,但苦于不了解教学一线需求,开发的教学仪器总是不能满足教学实际需求。于是,我们将教师和企业的专业开发人员的优势结合在一起,我们设计教学内容,提出实验仪器应具备的功能,甚至详细到实验操作平台控制按钮的布置,由哈尔滨市中云科技开发公司进行实验仪器设计,在很短的时间开发出了ZY-ZCⅠ型计算机组成实验教学板,并在教学中使用,收到了很好的效果。同时,在本省的几所院校使用和试用后,都受到了教学一线教师的好评。在此基础上,开展了计算机组成原理新教学方法的教学实验和研究。经过2年的教学实践,摸索和设计出了一套新型的计算机组成原理实验课教学方法与模式。
1实验教学体系改革
这套教学体系和模式完全不同于传统的计算机组成原理实验教学模式。传统的教学模式是以验证计算机组成部件功能为实验目的,以验证正确为验收目标,新的模式是以设计计算机组成部件为目的,以设计成功为验收目标;传统的教学模式不能发挥学生的主观能动性,新的教学模式完全以学生自主设计为主,在教师的指导下,由学生独立自行设计、调试和分析来完成实验任务,充分体现和发挥了学生的创新设计能力[2]。我们依据这一研究结果,编写了我校《计算机组成实验教学大纲(2009年)》。
2实验教学板的开发与配套教材建设
根据实际教学需求,大力削减意义不大的实验教学经费投入,由哈尔滨师范大学和哈尔滨市中云科技开发公司合作开发了计算机组成原理实验教学板如图1所示。
图1ZY-ZCⅠ计算机组成实验教学板
该实验板与市场流行的教学实验箱相比有如下特点:
(1) 外观开关和显示灯布局合理。大多数实验箱面板上布置了大量的芯片,插孔布置分散,经连线后显得非常散乱,影响教学效果。所开发的实验教学板将所需开关与显示灯、连线分别集中在不同区域,避免了连线散乱的现象出现。操作简单,容易掌握。
(2) 实验可行性和可操作性强。满足基本的计算机组成原理实验要求,在不需要进行计算机整机设计的情况下,该实验仪器简单实用,价格低廉。
(3) 扩展性好。具备功能扩展接口,以满足进行整机实验的计算机设计课程需求。
在这套实验板的基础上,编写了配套的计算机组成原理实验指导教材并在教学中使用。教材设计了采用EDA技术进行计算机组成部件设计实验内容,包括存储器、基本运算器、总线传输和时序等单一功能和综合功能的设计。教材中的每个单元首先向学生提出目的和要求,给出设计提纲、设计环节和设计思路,每一步详细的操作步骤完全由学生自主决定,避免学生只照着给出的步骤搬动开关,看显示灯,记录几个二进制结果数的现象出现[3]。
3实验过程设计
计算机组成原理实验课遵从EDA技术设计思路,充分体现自主和自动设计风格。由于EDA设计非常灵活,考虑到计算机组成原理实验课不同于EDA设计课程,也没有更多的学时讲授EDA设计方法,新方法运用层次教学和开放教学手段。
实验在FPGA综合开发工具Quartus II 8.0软件环境下进行,而掌握该软件的全部功能不是几个学时就能解决的,因此,只用少量学时进行软件基本功能使用培训,如对大多数学生要求采用画电路图的方法进行部件设计,并不要求一定要学习VHDL语言和编程设计电路,对有能力的学生鼓励采用VHDL语言编程设计[4]。
鉴于学时限制和课程性质,大部分实验内容由学生在课外完成,如软件环境下的部件设计和仿真环节,完全可以由学生在课下用自己的计算机完成。仿真验证设计正确后才在实验板上进行硬件资源配置,部件功能验证,充分体现了实验开放性特点。
4实验考核方法
为了规范实验教学,制定了严格的考核机制。考核方法中包括课堂培训、验收环节、实验报告等环节的考核,并重点在验收环节进行把关。实验内容交代给学生后,在验收环节对学生的全部实验过程进行考核。如在考核时对学生提出不同的技术参数要求以得到不同的结果。学生只能在完全熟悉设计过程的情况下才能很快地更改自己的设计,回答教师问题。由于这种考核机制是面对面考核每个学生,也调动了学生学习的自主性。
5实验效果和存在问题分析
计算机组成原理实验教学课程新方法研究,经过2个年级15个班级的实践,从教学体系,教学大纲,实施方案、实验环境和设备、考核等方面进行了探索
和完善。经过相关专家鉴定,认为这种新教学体系和模式满足21世纪教学要求,实现了实验教学由验证实验为主到以设计实验为主的革新,从简单而分散的实验到综合、系统性创新设计的飞跃,从单一的课程实验到各科的融会贯通。新教学体系和模式巩固和深化课堂教学,提高学生的实践动手和科研创新能力,培养了学生的全面素质。实践中也发现,Quartus II 8.0软件对计算机硬件环境要求较高,但随着时间的推移,该问题能够逐步消除。
6结语
EDA技术是电子设计领域的一场革命,目前正处于高速发展阶段,并广泛应用于多个重要领域。将EDA仿真引入到组成原理的设计性实验中不仅丰富了实验内容、方法和手段,提高了实验效率,而且也使学生接触到现代电子设计的新方法、新手段,更能激发学生实验的积极性和创造性。我院采用校企合作方式开发教学仪器,能解决学校资金不足和不具备开发测试环境的难题,是支持高校教学改革的一种探索。
从目前就业市场反馈的信息看,计算机软件人才已经在一定程度上供大于求,而熟悉硬件设计的人才则供不应求,年薪也远远高于同等学历的软件人才。掌握这一先进技术在将来工作时更有竞争力,学习也就有了更切实际的目标[5]。
参考文献:
[1] 颜俊松. 计算机组成原理实验教学研究与探索[J]. 重庆文理学院学报, 2008,27(1):101-102.
[2] 冯洁. 创新型人才培养中实验教学的问题与对策[J]. 实验室研究与探索,2008,27(4): 102-105.
[3] 陈越. 计算机组成原理课程教学研究[J]. 福建电脑,2008(2):209.
[4] 秦磊华,王小兰,管军. EDA仿真在组成原理设计性实验中的应用[J].实验室研究与探索,2009(4):79-82.
[5] 钱江波,王让定,石守东,等. 基于EDA技术的“计算机组成原理”课程改革研究与实践[J].计算机教育,2008(8):27-28.
Research on Open Educational Model of Technology Computer Composition
Principle Experiment Class Based on EDA
LI Li-ping, SHENG Lin-yang
(Institute of Computer Science and Information Engineering,Harbin Normal University, Harbin 150025, China)
计算机的组成教学设计范文第3篇
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[3]Stanford puter Organization & Systems[EB/OL].（2009-06-15）[2012-11-15].http：//stanford.edu/class/cs107/.
[4]putation Structures[EB/OL].（2009-05-08）[2012-11-15]. http：//6004.csail.mit.edu.
[5]袁春风，黄宜华，武港山，俞建新，吴海军.“计算机组成与体系结构”课程群建设实践[J].计算机教育，2010，（13）：80-83.
[6]张晨曦，王志英，刘依，沈立.“计算机系统结构”课程内容体系的研究[J].计算机教育，2009，（20）：57-60.
[7]夏战国，葛欣，王凯.“计算机组织与体系结构”教学方法探讨[J].计算机教育，2008，（6）：94-95.
计算机的组成教学设计范文第4篇
关键词 计算机组成原理 实践教学
中图分类号：G728 文献标识码：A
计算机组成原理课程是计算机课程中必不可少的，同时也是比较重要的一门课程，计算机运行的原理和组成情况，在该门课程中得到具体的体现。现如今学生的实践操作能力还不够，因此计算机组成原理实践课程就要求学生练掌握相关的操作流程，但是现在的教学条件和环境不能让学生很好的学习实践课程，本文就教学过程中出现的问题进行分析，并给出相关措施。
1课程教学的现状
1.1理论教学现状分析
在现阶段计算机理论教学中，存在比较多的问题，教学模式还是传统的以教师讲课为主，教师一味地向学生传授知识，学生只要做到上课认真听讲就好了，所以，学生缺乏上课的主动性，教师和学生之间缺少交流。学生很容易失去上课的兴趣，学生学习的积极性得不到提高，还是以考试为主要目的，学习的拓展性不强，这样的学习和教学模式不利于实践和理论结合。
1.2实践教学现状分析
就目前的计算机组成原理课程来看，对于理论教学的重视程度远远大于实践教学，课程教学中大部分都是理论课，实践课少之又少。而且实践课课程教学内容和配套措施也跟不上，使得实践课程质量大打折扣，在实践教学方面，出现了一些问题。
1.2.1实践课程内容及设备不先进
实践课程中的设备都是集中采购的，设备更新换代跟不上时展的步伐，其y以与课程内容配套，使得课程内容落后。随着社会经济的快速发展，计算机领域内的技术革新步伐逐渐加快，计算机人才的市场比较大并且各领域对该人才的需求大，计算机人才的培养对教学的质量技术上有着比较高的要求，而实践设备和内容由于资金等各种条件的制约，还是停留在旧技术上，不能迅速更新换代。
1.2.2实践内容层次较少
计算机组成原理实践课程课程目的就在于让学生们运用计算机组合原理知识熟练操作计算机。但是现如今的实践性课程缺少对学生这方面的培养，只是以基础的验证性实验为主，学生即使不了解计算机组成原理知识也能操作，缺少了其他层次的操作性课程，使得学生的自主创新能力得不到提升。
1.2.3实践考核方法不合理
关于计算机理论知识的考核通常是计算机理论知识考核的重点部分，但是缺少对于实践性知识的考核，考核的方法形式比较单一，学生只需要提交相关的课程报告就可以了，即使学生不熟悉相关的操作，也能得到比较好的考试结果。考核通常是由同学互相评价，这就使得考核的过程中个人主观意识性比较强，这就使得考核结果缺少一定的公正性。
2计算机组成原理课程实践教学方法探索
2.1创新实践系统
对于计算机组成原理课程教学来说，不仅要注意理论教学，更多的是注重实践教学，要创新实践教学系统，例如建立虚拟的实践教学系统，不仅可以节约相关的资金，还可以让学生更好操作实践系统，掌握计算机组成原理知识。
就目前的教学现状而言，许多学校的教学设备还跟不上教学内容，原理设备的所需资金多，更新换代速度快，而虚拟实践系统很好地避开了这些缺点，节约了资金，提高了灵活性，使得学生更好地进行实践。虚拟实践系统里面包含实验操作的全过程，让学生更好的掌握这些计算机组成原理知识，提升实践操作能力。
2.2丰富计算机组成原理实践项目
现如今的计算机组成原理实践以验证性实验为主，内容形式没有那么的丰富。要根据学生学习层次的不同可以把实验分为验证型，设计综合型，创新型这三种，学生在实践操作中，首先要完成验证型实验内容，这是必修的课程，然后再可以进行实践拓展，以额外加分的形式让学生参与到设计综合型实验和创新型实验中去，这样大大提升了学生掌握知识的能力和积极性。例如针对创新型实验来说，学生可以以个人身份或者是小组的形式来设计电脑的更快运行方法，学生根据计算机组成原理知识，分别设置自己为完成改设计所需要担任的角色，与此同时，学生可以根据这些运行的内容来设计一个模拟电脑运行的模拟器，从模拟器上看到设计后电脑运行的效果。创新型项目不需要给学生设置高难度的项目，只是灵活运用计算机组成原理知识做出的创新实践运用。把实践项目内容多样化，可以让不同层次的学生都能很好地掌握相关知识，增强对该门课程的兴趣。
2.3设计数据通路和指令集
在创新型实践教学内容可以安排学生要求设计数据通路和指令集，这部分内容要求学生熟悉掌握数据通路和指令集设计的内容，在设计数据通路的时候，学生首先要了解数据通路包含的零部件，包括寄存器组等，不需要给出计算机控制的状态，学生需要给出控制代码，每一条控制代码都需要经过一系列的计算才能得到，可能会遇到数据通路无法执行的情况，这要求学生学会解决该问题。在设计指令集的时候，学生需要确定计算机中的寄存器，创建计算器指令编码，把这些编码储存在储存器中，可能出现指令集相同的情况，这就要求学生设计指令集的时候尽可能保证不会相同。
3结语
计算机组成原理实践教学课程是计算机课程中的重要部分，对于该课程实践教学的探讨，解决实践课程中出现的问题，能使学生更好的掌握计算机组成原理知识，增强其操作能力，让教学水平达到一个新的台阶，为我国计算机事业的发展起了推动作用。
参考文献
计算机的组成教学设计范文第5篇
1.认识上的误区。对计算思维认识不够深刻，研究不够透彻。有的学校错误地认为只有计算机专业学生才需要培养和提高思维能力，不能很好地认识到计算思维是已存在的思维活动，是每个人都应具备的一种技能，认为几节计算机基础课程就能够培养计算思维能力；还有的学校认为要实现计算思维能力的培养，需要通过程序设计等相似课程才能实现，忽视了过程学习的其他途径。2.中职学生计算机学科的基础薄弱。计算思维是以计算机应用科学的基本概念为依托的活动。然而，大部分艺术专业的学生计算机水平不高，有的学生初中时甚至没有接触过计算机，这种现状使得对其计算思维能力培养难以进行。3.学校课程设置缺乏专业特色。《教育部中等职业学校计算机应用基础教学大纲》制定了中职计算机学科教学的知识网络和课程网络，为中职计算机教学提供全面指导。不过，当前学校的文化艺术类专业的计算机课程体系局限于概念、技术与应用，而教师讲解时也只侧重于基础概念的讲授、软件的基本操作等。4.缺乏合适的教学方法和手段。大部分艺术专业教师没有意识到掌握软件基本操作和利用软件设计优秀的作品之间存在着差距，授课时只注重对软件使用方法的讲解。以图形图像创作与设计这门课为例，教师往往按照Photoshop软件的菜单，逐一分析所用工具的功能，认为中职学生能掌握基本工具的实施步骤就算完成了本课程的任务教学。因缺乏培养学生计算思维能力的有效方法和途径，从而无法帮助学生提高计算思维能力。
二中职文化艺术类专业培养计算思维能力的策略
针对目前文化艺术专业的计算机教学问题，将从课程结构、教师思维和教学活动3个方面出发，谈谈如何提高中职学生计算思维能力。1.构建课程体系结构。加强计算机学科和艺术学科的交叉融合，保留原有课程的知识点，教学过程中以计算思维为依托对知识点进行重组，使学生在学习过程中感受到计算思维求解艺术专业问题的方式、方法，培养计算思维能力。以我校动漫设计与游戏制作专业为例，课程体系采用三层体系结构，即公共基础课程+专业平台课程+专业方向课程的课程体系结构。艺术类各专业必修计算机基础这门公共基础课程，在专业平台课程上紧扣与专业相关的计算机课程。比如美术设计类专业开设Flash、Photoshop；音乐专业的学生开设音频制作与合成等。在专业方向的课程可以开设如AutoCAD、3dsMAX室内装饰效果、数字非线性编辑等。他们通过层层学习，可以提高计算机水平，而计算思维能力也将提升。2.教师思维方向的转变。教师需要转变传统的教学理念，注重计算机思维能力的培养，改变课堂教学模式，以计算思维能力为导向，引导学生去思考、去判断。教师本身就是整个课堂教学的策划者和实施者，更是组织者，理应积极提升自身的信息化教学能力，加强理论培训和实践应用，尝试不断引导中职学生运用计算思维来进行问题的求解，设计结构，理解行为，改革创新我们的课堂教学设计，扎实有效地开展课堂教学活动，保证教学效果，培养学生的计算思维能力。3.教学活动和案例的精心设计。艺术类专业学生的想象力和创造力较强，抽象思维能力相对弱些，培养计算思维能力，科学选择恰当的课堂教学至关重要。通过启发式和实验型教学，提高利用计算机或其他相关技术分析和解决问题的能力。因此，在设计技能实践的教学内容时，老师应该充分地考虑实践的趣味性和综合性。不仅仅是为了完成简单的实践操作，更需要适当地增加创新性实践，开发中职学生的创新能力，提高中职学生的创新思维能力。另外，我们老师还要不断激发中职学生的学习兴趣，在课堂教学过程中列举日常生活的事例，让学生感同身受，便于学生有兴趣去分析问题、解决问题。只有通过教学手段和方式的不断改进，才能让中职学生实现艺术专业问题向计算思维问题的转变。以动漫类课程为例，百成婚纱摄影为我校的校外实训基地，为数不少的学生都参与过各类活动的采编和播出工作。教师将这些案例引入课堂，设置实训任务。在实训教学中，教师为项目总监，对学生的项目进行审查指导。教师将班级分为创作部和制作部，创作部的岗位有导演和编剧；制作部由组长和组员组成，其中组长负责剧本。所有部门都实行组长负责制，学生根据实际情况选择自己的岗位。每个小组就是一个完成项目的团队，即项目小组。教师根据选岗情况进行分组，分组时一定要综合考虑学生的专业技能水平，要使每一个小组实力平均，还要考虑学生之间的合作关系，因为完成一个项目是需要团队的共同努力的。分组完成后，按照工作顺序师生进行角色扮演，共同完成实践项目。创作部进行整理编写剧本，项目总监（教师）进行项目审查——主要是进行可行性、创意性审查，如果通过则由制作部组织小组成员进行项目实施。美工师进行场景、人物设计，同时音乐师也可以进行音乐的收集；动画师进行整合，完成动画设计。这个工作过程需要所有小组成员的共同配合，对作品多次打磨，这样才能形成高质量的作品，完成项目。项目完成后提交项目总监完成整个项目的实施。此过程中教师要全程进行参与指导，帮助学生解决任务实施中遇到的各种问题，及时对学生进行鼓励，促使他们顺利完成任务获得岗位技能。一个完整的项目做下来，使项目小组了解到公司工作的过程，感受到团队分工合作的重要性。实训结束后进行师生互评，一是由每个小组对该组的整体情况自我总结，主要是对角色扮演的成效进行自我评价和科学分析，对实施过程进行思考，让扮演者进行自我剖析，提高思维能力；二是教师落实总结和评价，教师可以拿百成公司制作的作品与学生进行PK。师生一起剖析作品的不足之处，大家一起思考。看看究竟我们自己的作品与大公司的作品差距在哪里？有怎样的改进空间？通过这样的案例可以让学生在今后的学习和工作中优化思考方向和思考方法，更有利于学生扎实地掌握专业理论和计算机软件的使用。在信息化的大背景下，将计算思维的理念融入教学，培养艺术类学生的计算思维能力，让学生在学习过程中真真切切地感受到计算思维求解艺术专业问题的方式、方法，有利于提升艺术专业学生的综合素质和创新能力，为未来的工作和研究打下良好的基础。
作者:孙晨晖 单位:江苏省泰兴中等专业学校
参考文献
［1］甘才军，周娅．计算机基础教学与文科生计算思维培养［J］．计算机教育，2012（19）
［2］李志文．医药计算机应用基础实验教学中的计算思维能力培养［J］．实验室研究与探索，2012（8）
